【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电喷雾，具体涉及一种多级电喷雾系统。
技术介绍
1、大量结构精细、分散均匀、尺寸可控的带电微液滴在工业、印染技术、医学以及质谱分析过程中都具有十分重要的应用价值和前景。静电喷雾作为制备带电微液滴主要的方式，主要借助电流体动力学(electrohydrodynamic, ehd) 原理，当喷雾尖端累积的电荷达到瑞利极限（rayleigh limit）时，形成瑞利失稳或泰勒锥(taylor cone)突破液体自身表面张力，而产生带电微液滴的过程。然而由于带电微液滴表面的存在大量电荷，以及极高的飞行速率(60-114 m/s), 使得在密闭体系下收集带电微液滴变得极为复杂。
2、目前在绝缘密闭容器内，由于大量带电微液滴之间存在库伦斥力而均匀分布在容器内表面形成等势的“法拉第笼”效应，即致密的带电微液滴膜。当腔体的“法拉第笼”所形成的等势面电势层级超过静电喷雾的电势时，因电荷和表面张力形成瑞利极限的环境被突破，无法形成稳定的静电喷雾，因此无法在密闭容器中形成大量带电微液滴，进而对带电微液滴有效生成和微液滴持续收集造成了技术困扰。基于此，亟需本领域技术人员提供一种能够形成稳定的静电喷雾、能有效生成带电微液滴以及持续收集微液滴的多级电喷雾系统。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种多级电喷雾系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种多级电喷雾系统，包括电喷雾装置和绝缘舱装置，所述电喷雾装置包括高压
3、进一步的，所述高压电源包括高压电源e1（5）和极性相反高压电源e2（6），所述高压电源包括高压电源e1（5）和极性相反高压电源e2（6）均为直流高压且均设有接地端；所述高压电源e1（5）与主喷雾探针（1）电性连接，所述极性相反高压电源e2（6）的电压大于高压电源e1（5）的电压， 从而促使在绝缘舱装置内部形成静电场，并在喷雾探针端形成泰勒锥效应。所述电喷雾装置借助电流体动力学原理，在高压电源e1（1）的作用下，主喷雾探针（1）的尖端形成泰勒锥，能够持续性对主喷雾探针（1）中的液体进行雾化，生成初级喷雾带电微液滴。相同极性的带电微液滴均匀的分布在绝缘密封舱（3）的内表面，形成致密的带电液滴膜，电场方向指向主喷雾探针（1）的中心，且电场强度逐渐递减。
4、更进一步的，所述高压电源e1（5）的电压值为0.5-6.0 kv，所述极性相反高压电源e2（6）的电压值为2.0-8.5 kv。高电压电源均可通过示波器对高电压频率和振幅进行调整。
5、更进一步的，所述主喷雾探针（1）为一空心圆柱体，主喷雾探针（1）的一端与绝缘密封舱（3）固定连接。
6、更进一步的，所述次级喷雾探针（2）的数量为1个以上，所述次级喷雾探针（2）为空心圆柱体，次级喷雾探针（2）的一端置于绝缘密封舱（3）的内部，另一端置于绝缘收集舱（4）的内部，所述次级喷雾探针（2）的中间与极性相反高压电源e2（6）电性连接。通过在绝缘密封舱（3）中接入相反极性的一个以上次级喷雾探针（2），借助相反高压电源e2（6）与带电微液滴间的相互吸引作用，在电场力作用下，可自然将电喷雾微液滴流吸入带有相反极性的次级喷雾探针（2）装置中，并在次级喷雾探针（2）的尖端形成二级喷雾带电微液滴。
7、更进一步的，所述主喷雾探针（1）的内径r1大于次级喷雾探针（2）的内径r2，所述主喷雾探针（1）的内径r1的尺寸为200-1000μm，所述次级喷雾探针（2）的内径r2的尺寸为50-800μm。以便在次级喷雾探针（2）中形成液体湍流，在喷雾探针尖端借助电流体动力学形成极性带电微液滴。
8、进一步的，所述电喷雾装置还包括一环形电级（8），所述极性相反高压电源e2（6）与环形电级（8）电性连接，所述次级喷雾探针（2）为环形电级（8）上开设的锥形微孔，所述锥形微孔的尖角夹角为25-50 °，所述锥形微孔均匀致密的平行分布在环形电极（8）的外表面，形成规矩齿轮形结构，所述环形电级（8）内切于绝缘密封舱（3）内且与绝缘密封舱（3）内的带电液滴膜相接触，所述锥形微孔的尖端穿过绝缘密封舱（3）朝向绝缘收集舱（4），所述锥形微孔的尖端与绝缘密封舱（3）处密封接触，所述绝缘收集舱（4）密封内切套设在绝缘密封舱（3）外。
9、更进一步的，所述绝缘收集舱（4）的内径大于所述绝缘密封舱（3）的外径。
10、更进一步的，所述主喷雾探针（1）的内径r1大于锥形微孔的内径r3，所述锥形微孔底部的内径r3的尺寸为25-250μm。
11、更进一步的，所述环形电极（8）包括内圆环和外圆环，所述内圆环的外径小于所述外圆环的内径，所述环形电极（8）为导电性材料，优选铂、铜。
12、进一步的，所述绝缘密封舱（3）中充有惰性气体、有机挥发物或c1气体等，所述惰性气体优选氮气、氩气。
13、更进一步的，所述主喷雾探针1中含有朝着溶液流入方向7流入的溶液，所述溶液中包含催化剂和/或介电子特性的导电聚合物、纳米材料、小分子、碳基材料。
14、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该种多级电喷雾系统不仅能够形成稳定的静电喷雾，还能在密闭容器中持续形成大量带电微液滴，有利于微液滴的持续收集，从而使密闭体系下收集带电微液滴更为简单。具体如下：
15、（1）本专利技术通过设置多级电喷雾装置，对密闭的环境即绝缘舱装置进行电中和，借助流体动力学原理形成多级喷雾系统，可有效实现密闭环境中微液滴的收集以及进行二次喷雾，能够形成稳定的静电喷雾，有利于在密闭容器中持续形成大量带电微液滴；
16、（2）本专利技术通过引入极性相反且电压值不同的高压电源，在满足法拉第笼效应的条件下，破坏麦克斯韦电场力的作用，置于绝缘密封舱中的主喷雾探针会再次形成电喷雾，并进入绝缘收集舱中；
17、（3）本专利技术通过给溶液中添加催化剂和/或介电子特性的导电聚合物、纳米材料、小分子、碳基材料进一步提升微液滴的反应速率；
18、（4）本专利技术通过给绝缘舱装置中充有惰性气体或有机挥发物等，通过带电微液滴大的比表面积效应和界面强电场效应，实现气-液界面“限域”反应，在能源化工领域具有潜在的应用前景。
19、（5）本专利技术通过设置次级喷雾探针，微液滴能够形成集群效应，有利于微液滴的持续收集，在微液滴制备和微加工领域可有效形成融合。
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1.一种多级电喷雾系统，其特征在于：包括电喷雾装置和绝缘舱装置，所述电喷雾装置包括高压电源和喷雾探针，所述高压电源与所述喷雾探针电性连接，所述喷雾探针包括主喷雾探针（1）和次级喷雾探针（2）；所述绝缘舱装置包括绝缘密封舱（3）和绝缘收集舱（4），所述主喷雾探针（1）与绝缘密封舱（3）固定连接，所述绝缘收集舱（4）通过次级喷雾探针（2）与绝缘密封舱（3）连接或密封套设在绝缘密封舱（3）外。
2.根据权利要求1所述的一种多级电喷雾系统，其特征在于：所述高压电源包括高压电源E1（5）和极性相反高压电源E2（6），所述高压电源包括高压电源E1（5）和极性相反高压电源E2（6）均设有接地端；所述高压电源E1（5）与主喷雾探针（1）电性连接，所述极性相反高压电源E2（6）的电压大于高压电源E1（5）的电压。
3.根据权利要求2所述的一种多级电喷雾系统，其特征在于：所述主喷雾探针（1）为一空心圆柱体，主喷雾探针（1）的一端与绝缘密封舱（3）固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种多级电喷雾系统，其特征在于：所述次级喷雾探针（2）的数量为1个以上，所述次级喷雾
5.根据权利要求4所述的一种多级电喷雾系统，其特征在于：所述主喷雾探针（1）的内径r1大于次级喷雾探针（2）的内径r2，所述主喷雾探针（1）的内径r1的尺寸为200-1000 μm，所述次级喷雾探针（2）的内径r2的尺寸为50-800 μm。
6.根据权利要求3所述的一种多级电喷雾系统，其特征在于：所述电喷雾装置还包括一环形电级（8），所述极性相反高压电源E2（6）与环形电级（8）电性连接，所述次级喷雾探针（2）为环形电级（8）上开设的锥形微孔，所述锥形微孔的尖角夹角为25-50 °，所述环形电级（8）内切于绝缘密封舱（3）内，所述锥形微孔的尖端穿过绝缘密封舱（3），所述绝缘收集舱（4）密封内切套设在绝缘密封舱（3）外。
7.根据权利要求6所述的一种多级电喷雾系统，其特征在于：所述绝缘收集舱（4）的内径大于所述绝缘密封舱（3）的外径。
8.根据权利要求7所述的一种多级电喷雾系统，其特征在于：所述主喷雾探针（1）的内径r1大于锥形微孔的内径r3，所述锥形微孔底部的内径r3的尺寸为25-250μm。
9.根据权利要求8所述的一种多级电喷雾系统，其特征在于：所述环形电极（8）包括内圆环和外圆环，所述内圆环的外径小于所述外圆环的内径，所述环形电极（8）为导电性材料，优选铂、铜。
10.根据权利要求1所述的一种多级电喷雾系统，其特征在于：所述绝缘密封舱（3）中充有惰性气体、有机挥发物或C1气体，所述惰性气体优选氮气、氩气。
...【技术特征摘要】
1.一种多级电喷雾系统，其特征在于：包括电喷雾装置和绝缘舱装置，所述电喷雾装置包括高压电源和喷雾探针，所述高压电源与所述喷雾探针电性连接，所述喷雾探针包括主喷雾探针（1）和次级喷雾探针（2）；所述绝缘舱装置包括绝缘密封舱（3）和绝缘收集舱（4），所述主喷雾探针（1）与绝缘密封舱（3）固定连接，所述绝缘收集舱（4）通过次级喷雾探针（2）与绝缘密封舱（3）连接或密封套设在绝缘密封舱（3）外。
2.根据权利要求1所述的一种多级电喷雾系统，其特征在于：所述高压电源包括高压电源e1（5）和极性相反高压电源e2（6），所述高压电源包括高压电源e1（5）和极性相反高压电源e2（6）均设有接地端；所述高压电源e1（5）与主喷雾探针（1）电性连接，所述极性相反高压电源e2（6）的电压大于高压电源e1（5）的电压。
3.根据权利要求2所述的一种多级电喷雾系统，其特征在于：所述主喷雾探针（1）为一空心圆柱体，主喷雾探针（1）的一端与绝缘密封舱（3）固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种多级电喷雾系统，其特征在于：所述次级喷雾探针（2）的数量为1个以上，所述次级喷雾探针（2）为空心圆柱体，次级喷雾探针（2）的一端置于绝缘密封舱（3）的内部，另一端置于绝缘收集舱（4）的内部，所述次级喷雾探针（2）的中间与极性相反高压电源e2（6）电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种多级电喷雾系统，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：骆凯，薛敏，张纹，杜威，师白梅，
申请(专利权)人：西安文理学院，
类型：发明
国别省市：
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